具有非轴对称复合壁的罩壳制造技术

提供了燃气涡轮发动机罩壳的壁、风扇壳和用于形成壁、例如风扇壳壁的方法。例如，壁包括以层板叠层布置的多个复合层板。壁是环形的并且周向地分段成包括至少一个第一区域和至少一个第二区域的多个区域。第一区域和第二区域中的层板叠层是不同的，使得层板叠层是非轴对称的。示例性风扇壳包括环形内壳体、填充层、环形背板和环形外层。背板沿周向分段成多个区域，包括至少一个第一区域和至少一个第二区域，并且包括以层板叠层布置的多个复合层板，所述层板叠层在第一区域和第二区域中不同，使得层板叠层是非轴对称的。

Shell with non axisymmetric composite wall

【技术实现步骤摘要】
具有非轴对称复合壁的罩壳
本主题大体上涉及复合构件。更具体地，本主题涉及环形复合构件中的非轴对称层板叠层(plylayup)，如燃气涡轮发动机的风扇壳(case)。
技术介绍
飞行器燃气涡轮发动机在各种状态下操作，且外物可摄入到发动机中。在发动机的操作期间，且具体是在由发动机供能的飞行器移动期间，风扇叶片可由外物冲击和破坏，例如，如，飞鸟或跑道上带入的碎片。对风扇叶片的冲击可能会损坏叶片并导致叶片碎片或整个叶片断裂并以相对高的速度沿径向向外飞行。为了限制或最小化随之而来的破坏，一些已知发动机包括金属或复合罩壳(casing)或壳体(shell)，以便于提高发动机的径向和轴向刚度，且便于减小接近发动机罩壳穿透的应力。已经开发了用于燃气涡轮发动机的复合风扇罩壳，如，2007年7月24日公告且转让给本受让人(GeneralElectricCompany，通用电气公司)的授予Xie等人的美国专利第7,246,990号中公开的那些。复合风扇壳和壳体经历在较大施加负载如风扇叶片断裂(FBO)期间引起的应变造成的损坏。这种损坏可传播到延伸的360度裂缝，这可削弱罩壳或壳体的整体承载能力，例如通过消除主要负载路径。需要负载路径，例如，以将风扇壳的入口和前部上的负载传递到发动机支架，该发动机支架可能位于风扇壳的后部。因此，高度希望提供一种复合容纳壳体或罩壳以限制FBO期间的损坏，并且高度希望这种损坏不会传播到延伸的360度裂缝。通常，复合风扇罩壳利用轴对称的层板叠层，其中形成罩壳的所有层板具有相同的定向，以例如向罩壳提供环向强度(hoopstrength)。此外，FBO事件通常相对于风扇叶片的时钟位置(clockingposition)是随机的，因此在圆周周围没有或多或少可能经受冲击事件的位置。因此，在FBO期间设计针对局部强度的壳将导致典型的轴对称设计。然而，如上所述，这种设计可能表现出较差的裂纹扩展特性。因此，用于燃气涡轮发动机的罩壳的改进的复合壁将是期望的。具体而言，具有非轴对称的层板叠层的环形壁、如用于燃气涡轮发动机风扇壳的背板将是有益的。此外，具有径向不对称的层板叠层的此复合壁或背板将是有用的。另外，用于形成此复合壁或背板的方法将是有利的。
技术实现思路
本专利技术的方面和优点将在以下描述中部分地阐明，或可从描述中清楚，或可通过实践本专利技术学习到。在本主题的一个示例性实施例中，提供了一种燃气涡轮发动机罩壳的壁。该壁包括以层板叠层布置的多个复合层板。壁是环形的并且周向地分段成多个区域。多个区域包括至少一个第一区域和至少一个第二区域。至少一个第一区域中的层板叠层与至少一个第二区域中的层板叠层不同，使得层板叠层是非轴对称的。在本主题的另一示例性实施例中，提供了一种风扇壳。风扇壳包括环形内壳体、填充层、环形背板和环形外层。背板沿周向分段成多个区域，包括至少一个第一区域和至少一个第二区域。背板包括以层板叠层布置的多个复合层，并且至少一个第一区域中的层板叠层与至少一个第二区域中的层板叠层不同，使得层板叠层是非轴对称的。在本主题的另一示例性实施例中，提供了一种用于形成风扇壳的壁的方法。该方法包括层叠第一多个第一层板以形成环形风扇壳的第一区域，以及层叠第二多个第一层板和多个第二层板以形成风扇壳的第二区域。第二区域邻接第一区域。第一多个第一层板、第二多个第一层板和多个第二层板形成层板叠层。第二层板定向成与第一层板不同，使得层板叠层是非轴对称的。本专利技术的这些及其它特征、方面和优点将参照以下描述和所附权利要求书变得更好理解。并入且构成本说明书的一部分的附图示出了本专利技术的实施例，且连同描述用于阐释本专利技术的原理。技术方案1.一种燃气涡轮发动机罩壳的壁，包括：布置成层板叠层的多个复合层板，其中所述壁是环形的并且周向地分段成多个区域，所述多个区域包括至少一个第一区域和至少一个第二区域，以及其中所述至少一个第一区域中的层板叠层与所述至少一个第二区域中的层板叠层不同，使得所述层板叠层是非轴对称的。技术方案2.根据任意前述技术方案所述的壁，其中，所述至少一个第一区域中的所述层板叠层由第一多个层板形成，其中所述第一多个层板包括沿第一方向定向的纤维和沿第二方向定向的纤维。技术方案3.根据任意前述技术方案所述的壁，其中，所述至少一个第二区域中的所述层板叠层由所述第一多个层板和第二多个层板形成，其中所述第二多个层板包括沿第三方向定向的纤维和沿第四方向定向的纤维，所述第三方向和第四方向不同于所述第一方向和第二方向。技术方案4.根据任意前述技术方案所述的壁，其中，所述层板叠层具有厚度，并且其中所述至少一个第二区域中的层板叠层关于中线不对称，所述中线在所述层板叠层的径向中心处围绕所述壁的圆周延伸。技术方案5.根据任意前述技术方案所述的壁，其中，所述多个区域包括两个第一区域和两个第二区域。技术方案6.根据任意前述技术方案所述的壁，其中，所述第一区域和所述第二区域中的每一个包括所述壁的基本相等的角部分。技术方案7.根据任意前述技术方案所述的壁，其中，所述壁是所述燃气涡轮发动机的风扇壳的背板。技术方案8.一种风扇壳，包括：环形内壳体；填充层；环形背板；以及环形外层，其中所述背板沿周向分段为多个区域，所述多个区域包括至少一个第一区域和至少一个第二区域，其中所述背板包括多个复合层板，所述复合层板布置成层板叠层，以及其中所述至少一个第一区域中的层板叠层与所述至少一个第二区域中的层板叠层不同，使得所述层板叠层是非轴对称的。技术方案9.根据任意前述技术方案所述的风扇壳，其中，所述至少一个第一区域中的所述层板叠层由第一多个层板形成，其中所述第一多个层板包括以0°定向来定向的纤维和以90°定向来定向的纤维。技术方案10.根据任意前述技术方案所述的风扇壳，其中，所述至少一个第二区域中的所述层板叠层由所述第一多个层板和第二多个层板形成，其中所述第二多个层板包括以+45°定向来定向的纤维和以-45°定向来定向的纤维。技术方案11.根据任意前述技术方案所述的风扇壳，其中，所述第二多个层板层叠在所述第一多个层板的层之间。技术方案12.根据任意前述技术方案所述的风扇壳，其中，所述层板叠层具有厚度，并且其中所述至少一个第二区域中的层板叠层关于中线不对称，所述中线在所述层板叠层的径向中心处围绕所述背板的圆周延伸。技术方案13.根据任意前述技术方案所述的风扇壳，其中，所述多个区域包括两个第一区域和两个第二区域，并且其中每个第一区域包括所述背板的与每个第二区域不同的角部分，使得每个第一区域在尺寸上与每个第二区域不相等。技术方案14.根据任意前述技术方案所述的风扇壳，其中，所述至少一个第一区域中的所述层板叠层由第一多个层板形成，其中所述至少一个第二区域中的层板叠层由所述第一多个层板和第二多个层板形成，并且其中在所述第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气涡轮发动机罩壳的壁，包括：/n布置成层板叠层的多个复合层板，/n其中所述壁是环形的并且周向地分段成多个区域，所述多个区域包括至少一个第一区域和至少一个第二区域，以及/n其中所述至少一个第一区域中的层板叠层与所述至少一个第二区域中的层板叠层不同，使得所述层板叠层是非轴对称的。/n

【技术特征摘要】
20180801 US 16/0519431.一种燃气涡轮发动机罩壳的壁，包括：
布置成层板叠层的多个复合层板，
其中所述壁是环形的并且周向地分段成多个区域，所述多个区域包括至少一个第一区域和至少一个第二区域，以及
其中所述至少一个第一区域中的层板叠层与所述至少一个第二区域中的层板叠层不同，使得所述层板叠层是非轴对称的。


2.根据权利要求1所述的壁，其中，所述至少一个第一区域中的所述层板叠层由第一多个层板形成，
其中所述第一多个层板包括沿第一方向定向的纤维和沿第二方向定向的纤维。


3.根据权利要求2所述的壁，其中，所述至少一个第二区域中的所述层板叠层由所述第一多个层板和第二多个层板形成，
其中所述第二多个层板包括沿第三方向定向的纤维和沿第四方向定向的纤维，所述第三方向和第四方向不同于所述第一方向和第二方向。


4.根据权利要求1所述的壁，其中，所述层板叠层具有厚度，并且
其中所述至少一个第二区域中的层板叠层关于中线不对称，所述中线在所述层板叠层的径向中心处围绕所述壁的圆周延伸。


5.根据权利要求1所述的壁，其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：MK贾因，NG普拉巴卡，SR芬，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US